專利名稱：用于ofdm解調(diào)端的8天線信道估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無線傳輸技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種用于0FDM解調(diào)端的8天線信 道估計方法。
背景技術(shù)：
在OFDM系統(tǒng)中，為了適應(yīng)信道特性，在發(fā)送端對各載波的基帶信號進(jìn)行調(diào)制。與此對應(yīng) ，在移動終端一側(cè)，為了從已調(diào)信號中恢復(fù)出基帶信號必須進(jìn)行解調(diào)。對于多進(jìn)制的高傳輸 速率系統(tǒng)，通常采用相干解調(diào)方式，這就要求收、發(fā)送兩端的載波頻率必須同頻率同相位， 才能保證信號解調(diào)的正確性。因此，在通信系統(tǒng)中必須進(jìn)行信道估計。在3GPP TS 36.211V8.5.0(200S. 12)系統(tǒng)中，采用了基于參考信號信道估計方法即在每個子幀中，確 定若干個固定位置，所存放的符號，即參考信號在移動終端已知，用于信道估計。
隨著3GPP技術(shù)的發(fā)展，在LTE Advanced的研究過程中，8天線M頂0與0FDMA的組合，已成 為了新的標(biāo)準(zhǔn)，如何將參考信號分配給8根天線是一個需要解決的問題。在Way forward on RS Design for LTE-Advanced (3GPP TSG-RAN WGl貼6bis Rl-091655)中，將參考信號分為 了兩種用于信道估計的參考信號(CSI-RS)和用于解調(diào)的參考信號(DM-RS)。對于用于解調(diào) 的參考信號，規(guī)定了一種每個子幀有24個，分配給8根天線的情況。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，Samsung公司在3GPP TSG RAN WG1， 2009年2月第56次會議 的提案R1-090619上發(fā)表的"DL RS Designs for Higher Order M頂O"(用于高階M頂O的下 行RS設(shè)計)中，提出在原有用于4天線參考信號的前提下，額外增加8個RS給剩余4根天線。 該方法可以實(shí)現(xiàn)8天線參考信號設(shè)計，但是該現(xiàn)有技術(shù)存在不足。首先， 一共需要32個參考 信號，超過了規(guī)定的24個參考信號限制；同時，存在4根天線，每個子幀中僅有2個參考信號 ，降低了信道估計質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于0FDM解調(diào)端的8天線信道估計方法 ，能夠?qū)π诺浪ヂ鋮?shù)進(jìn)行準(zhǔn)確估計。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟
步驟一基站端在每個子幀中確定24個參考信號位置，并將每個子幀的24個參考信號位 置平均分配給8根發(fā)射天線；所述的子幀是指頻域上包含12個子載波，時域上包含14個0FDM符號的塊結(jié)構(gòu)，每個子載 波只允許插入一個參考信號或信息符號；
所述的參考信號為基帶復(fù)數(shù)符號，其值在基站端和移動端預(yù)先確定； 所述的參考信號位置為以下兩種形式之一
a) 分布在4個0FDM符號，每個OFDM符號占用6個子載波的柵結(jié)構(gòu)；
b) 分布在6個OFDM符號，每個0FDM符號占用4個子載波的柵結(jié)構(gòu)。
所述的將每個子幀的24個參考信號位置平均分配給8根發(fā)射天線是指每一根發(fā)射天線 所對應(yīng)的子幀中參考信號位置均不相同且每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中的3個參考信號分布在2個 OFDM符號中或2個子載波所在行中。
步驟二基站端向每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中的剩余位置插入數(shù)據(jù)符號，并經(jīng)預(yù)編碼處理 后通過8個發(fā)射天線將發(fā)送信號發(fā)射至移動終端；
所述的剩余位置是指每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中除該發(fā)射天線本身的參考信號位置以及其 他所有發(fā)射天線的參考信號位置以外的空余位置。
所述的發(fā)送信號是指8個發(fā)射天線對應(yīng)的子幀組成的OFDM信號；
步驟三移動終端接受信號并重建子幀，然后根據(jù)參考信號位置得出每一根發(fā)射天線的 信道衰落系數(shù)，再根據(jù)信道衰落系數(shù)得到虛擬參考信號位置的衰落系數(shù)；
所述的重建子幀是指移動終端接收到的信號經(jīng)過解碼處理后得到的時頻子幀，該時頻子 幀與基站端的子幀對應(yīng)。
所述的虛擬參考信號位置是指在子幀中某個時頻單元，該單元與步驟一預(yù)先分配給各天 線的3個參考信號位置組成平行四邊形。
步驟四移動終端通過線性插值得到8個發(fā)射天線的對應(yīng)信道在其他位置的衰落系數(shù)，
從而所得到優(yōu)化后的信道估計值。
本發(fā)明提出的8天線參考信號分配方法，在維持已有4天線情況下參考信號個數(shù)不變的前 提下，實(shí)現(xiàn)了8天線參考信號分配和對應(yīng)的移動終端信道估計。同時，每根天線僅3個參考信 號，而原來用于4天線情況下每根天線有4個或8個RS，但是本發(fā)明的步驟三提出了虛擬導(dǎo)頻 的方法，所得信道估計的均方差與4個參考情況相比，增幅很小。因此，本發(fā)明提出的方法 ，可以為3GPP LTE的8天線用于解調(diào)的參考信號分配問題，提供具體的實(shí)現(xiàn)方法。


圖1為8天線M頂0系統(tǒng)原理框圖2為子幀結(jié)構(gòu)與用于信道狀態(tài)信息的參考信號位置；圖3為用于解調(diào)的參考信號在子幀中的兩種通用結(jié)構(gòu)與具體各天線參考信號的分配方式 圖4為通用結(jié)構(gòu)下， 一種具體的參考信號分配方法
圖5為一種具體的參考信號分配方法中，各天線對應(yīng)子幀中參考信號位置與虛擬參考信 號位置；
圖6為信道估計MSE性能比較。
圖7為每根天線4個參考信號情況和3個參考信號情況下，信道估計MSE性能比較。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施， 給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例應(yīng)用環(huán)境如下整個流程由參考信號位置確定，各天線參考信號 分配，數(shù)據(jù)映射，預(yù)編碼與信號發(fā)射，接收端子幀成型，參考信號位置信道估計，虛擬參考 信號位置信道估計和其他位置信道估計8個部分組成。
(1) 基站端確定參考信號位置
基站端一共有8根天線，每根天線對應(yīng)一個子幀，其大小如圖2所示。為了對每一根天線 到移動終端的信道進(jìn)行信道估計，需要對各子幀內(nèi)插入?yún)⒖夹盘枴⒖夹盘栁恢眯枰獫M足兩 個條件。首先，參考信號位置不能和與用于信道狀態(tài)信息估計的參考信號重合，即不能放于 如圖2所示灰色部分；其次， 一根天線對應(yīng)子幀中插入?yún)⒖夹盘柕奈恢?，在其余天線的子幀 中對應(yīng)位置不插入任何值。
在Way forward on further considerations on RS Design for LTE-A(3GPP TSG-RAN WGl貼6bisR1-091657)中，規(guī)定在一幀中，Rank 3-8形式下，用于解調(diào)的參考信號個數(shù)為24 個。由于LTE中，用于解調(diào)的參考信號位置在子幀中并未確定。為了通用性，本權(quán)力要求沒 有限制24個參考信號在子幀中的具體位置，只是規(guī)定了兩種通用結(jié)構(gòu)分布在4個0FDM符號 ，6個子載波的結(jié)構(gòu)；分布在6個0FDM符號，4個子載波的結(jié)構(gòu)。如圖3中灰色單元所示，每列 0FDM符號或每行子載波中參考間的距離是任意的。
(2) 各天線參考信號分配
24個參考信號分配給8根天線，每根天線分得3個。本權(quán)力要求規(guī)定的分配方式滿足條件 ，3個參考信號分布在2個0FDM信號或2個子載波上，這種分布能夠保證移動終端使用簡單的 一維信道估計。針對兩種通用結(jié)構(gòu)，各天線參考信號分配方式如圖3所示。其中，參考信號上的數(shù)字代 表其所屬的天線。圖4是通用結(jié)構(gòu)下， 一種具體的參考信號分配方法。圖中，純灰色單元為 用于信道狀態(tài)信息的參考信號位置，灰色帶數(shù)字的為用于解調(diào)的參考信號位置。
(3) 基站端數(shù)據(jù)映射
基站端將數(shù)據(jù)映射到各天線，對應(yīng)子幀中未被占用的位置，如圖4中白色單元。
(4) 子幀預(yù)編碼處理并發(fā)射
基站端使用預(yù)編碼向量對各天線對應(yīng)的子幀進(jìn)行預(yù)編碼處理，再使用OFDM技術(shù)進(jìn)行 IFFT，加循環(huán)前綴，數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理，得到時域傳輸信號，分別由8根天線發(fā)送到無線信道
(5) 移動終端接受信號并成幀
移動終端從無線信道中接收信號，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，去循環(huán)前綴，F(xiàn)FT處理得到頻域符號 ，并由反射重構(gòu)子幀。
(6) 移動終端參考信號位置信道估計
對于每根天線，利用所屬的3個參考信號，估計天線到移動終端的信道衰落系數(shù)。首先 對各天線，所對應(yīng)的子幀中參考信號位置進(jìn)行信道估計。設(shè)在子幀中，第k行子載波，第l列 OFDM符號處接收符號為Y(k，l，參考信號的值為X(k，l)，則該參考信號位置信道估計值
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(7) 移動終端虛擬參考信號位置信道估計
對于非參考信號的位置，可以使用已有的三個信道估計值進(jìn)行二維估計，而由于每根天 線對應(yīng)子幀中參考信號數(shù)為3，不能直接進(jìn)行簡單的一維信道估計。為了能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的一 維估計，本權(quán)力要求規(guī)定了一種使用虛擬參考信號的方法。
各天線對應(yīng)子幀中虛擬參考信號，是指各天線對應(yīng)的子幀中，預(yù)先確定的位置，可以與 已有3個參考信號一同，組成平行四邊形。圖5是針對圖4具體的參考信號分配方法，各天線 對應(yīng)幀結(jié)構(gòu)和虛擬參考信號位置。圖中，黑色單元為參考信號位置，黑色格裝單元為對應(yīng)虛 擬參考信號，這兩種單元參考信號構(gòu)成了平行四邊形圖樣。虛擬參考信號位置上信道估計值，由3個參考信號位置估計值計算得到。在平行四邊形 參考信號圖樣中，設(shè)虛擬參考信號位置為(ko，lo)，與其對角的參考信號位置為(k3，l3)， 其余兩個參考信號位置為(h，h)和(k2，l2) 。 3個參考信號位置信道估計值為
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^^>z^》，則由平行四邊形定理，虛擬參考信號位置信道估計值 o' Q滿足
麵,/。)二麵力+麵,/2)-麵，/3) (2)
(8)移動終端其他位置信道估計
對于非參考信號且非虛擬參考信號位置，利用已得到的4個估計值，使用一維線形內(nèi)插 方法進(jìn)行信道估計。
本實(shí)施例中，提出了8天線用于解調(diào)的參考信號分配方法，方法中共使用了24個參考信 號，符合LTE在Way forward on RS Design for LTE-Advanced (3GPP TSG-RAN WGl貼6bis Rl-091655)中的要求。同時，對于24個參考信號的具體位置沒有限制，僅僅規(guī)定了兩種分布 形式，提高了方法的通用性。
圖6為8天線方法中各天線信道估計結(jié)果均方差。使用的參考信號分配方法如圖4所示。 信道使用Jakes模型11個子徑時延0:10ns，功率1W，載波1.8GHz，接收端移動速率5km/h、 30km/h，采樣頻率3846Hz，子幀大小12*28， FFT個數(shù)512。從圖6可以看出，無論在高速和低 速情況，在高SNR下，均方差的值很小。
圖7為本文使用的每根天線3個參考信號的設(shè)計與每根天線4個參考信號設(shè)計情況下，各 天線信道估計均方差比較。其中，本文使用的每根天線3個參考信號的設(shè)計如圖4所示；每根 天線4個參考信號設(shè)計，即為圖4中各天線的虛擬參考信號也放置參考信號的情況，這種情況 在原有4天線參考信號設(shè)計與amsung公司在3GPP TSG RAN WG1第56次會議(2009年2月)提 案R1-090619中都存在。仿真背景與圖6的一致，接收端移動速率5km/h。從圖7可以看出，在 低速情況下，所得信道估計的均方差與4個參考情況相比，增幅很小。
權(quán)利要求
1.一種用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一基站端在每個子幀中確定24個參考信號位置，并將每個子幀的24個參考信號位置平均分配給8根發(fā)射天線；步驟二基站端向每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中的剩余位置插入數(shù)據(jù)符號，并經(jīng)預(yù)編碼處理后通過8個發(fā)射天線將發(fā)送信號發(fā)射至移動終端；步驟三移動終端接受信號并重建子幀，然后根據(jù)參考信號位置得出每一根發(fā)射天線的信道衰落系數(shù)，再根據(jù)信道衰落系數(shù)得到虛擬參考信號位置的衰落系數(shù)；步驟四移動終端通過線性插值得到8個發(fā)射天線的對應(yīng)信道在其他位置的衰落系數(shù)，從而所得到優(yōu)化后的信道估計值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于0FDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的子幀是指頻域上包含12個子載波，時域上包含14個0FDM符號的塊結(jié)構(gòu)，每個 子載波只允許插入一個參考信號或信息符號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于0FDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的參考信號為基帶復(fù)數(shù)符號，其值在基站端和移動端預(yù)先確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于0FDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的參考信號位置為以下兩種形式之一a) 分布在4個0FDM符號，6個子載波的柵結(jié)構(gòu)；b) 分布在6個0FDM符號，4個子載波的柵結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的將每個子幀的24個參考信號位置平均分配給8根發(fā)射天線是指每一根發(fā)射 天線所對應(yīng)的子幀中參考信號位置均不相同且每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中的3個參考信號分布 在2個OFDM符號中或2個子載波所在行中。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其特征是，所述的剩余位置是指每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中除該發(fā)射天線本身的參考信號位置以 及其他所有發(fā)射天線的參考信號位置以外的空余位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于0FDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的發(fā)送信號是指8個發(fā)射天線對應(yīng)的子幀組成的OFDM信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的重建子幀是指移動終端接收到的信號經(jīng)過解碼處理后得到的時頻子幀，該時 頻子幀與基站端的子幀對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，其 特征是，所述的虛擬參考信號位置是指在子幀中某個時頻單元，該單元與步驟一預(yù)先分配給 各天線的3個參考信號位置組成平行四邊形。
全文摘要
一種無線傳輸技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)域的用于OFDM解調(diào)端的8天線信道估計方法，包括基站端在每個子幀中確定24個參考信號位置，并將每個子幀的24個參考信號位置平均分配給8根發(fā)射天線；基站端向每根發(fā)射天線對應(yīng)子幀中的剩余位置插入數(shù)據(jù)符號，并經(jīng)預(yù)編碼處理后通過8個發(fā)射天線將發(fā)送信號發(fā)射至移動終端；移動終端接受信號并重建子幀，然后根據(jù)參考信號位置得出每一根發(fā)射天線的信道衰落系數(shù)，再根據(jù)信道衰落系數(shù)得到虛擬參考信號位置的衰落系數(shù)；移動終端通過線性插值得到8個發(fā)射天線的對應(yīng)信道在其他位置的衰落系數(shù)，從而所得到優(yōu)化后的信道估計值。
文檔編號H04L25/02GK101667981SQ20091030875
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者暉 俞, 吳幼龍, 宇 張, 徐朝凱, 羅漢文 申請人:上海交通大學(xué)